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R&S®Essentials | Princípios básicos das fontes de alimentação

Compreender tensão constante e corrente contínua

Autor: Paul Denisowski, especialista em teste e medição

O texto a seguir explicará a diferença entre os modos de tensão constante e de corrente contínua em fontes de alimentação CC de bancada.

O usuário de uma fonte de alimentação CC de bancada normalmente começa configurando a tensão de saída e, na maioria dos casos, a fonte opera no chamado modo de tensão constanteporque a fonte fornece a mesma tensão, ou uma tensão constante, independentemente da carga conectada.

A corrente de saída é determinada pela resistência da carga conectada, conforme a lei de Ohm; ela não é configurada ou especificada diretamente pelo usuário. No entanto, a maioria das fontes de alimentação CC de bancada possui uma configuração de “corrente” configurável pelo usuário, descrita abaixo.

Como evitar a corrente excessiva?

As fontes de alimentação de bancada modernas geralmente monitoram a saída e podem determinar em tempo real a quantidade de corrente sendo consumida pela carga. A corrente excessiva e/ou inesperadamente alta pode acontecer quando a resistência de carga diminui. Como a alta corrente geralmente danifica ou destrói a carga, é importante encontrar uma maneira de evitar que essa situação aconteça.

Existem duas maneiras principais através das quais as fontes de alimentação fazem isso:

“Proteção contra sobrecorrente” (ou “fusível eletrônico”): desativa ou “desliga” a saída se a fonte de alimentação detectar que o limite de corrente estiver sendo excedido. Apesar de a carga ser protegida quando a saída é desligada, desligar completamente a energia por vezes é indesejável.
“Modo de corrente contínua”: reduz a tensão de modo que a corrente caia e fique abaixo do limite.

Qual é o modo de corrente contínua?

O valor de corrente configurado em uma fonte de alimentação define a corrente máxima permitida ou o limite de corrente; não controla ou define a corrente de saída abaixo desse limite. O modo de corrente contínua mantém a corrente de saída abaixo de um valor máximo através da redução da tensão de saída.

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Em muitos casos, a fonte de alimentação produzirá algum tipo de indicação visual quando entrar no modo de corrente contínua, como alteração da cor da tela ou exibir um ícone de “CC” (corrente contínua). O modo de corrente contínua é inserido e encerrado com base no valor da corrente de leitura; não se trata de um botão ou configuração que pode ser alternado pelo usuário.

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1. A saída da fonte de alimentação está configurada para 10 V com um limite de corrente de 1,5 A. Se a resistência da carga for de 10 Ω, de acordo com a lei de Ohm, a saída da fonte é de 1 A, o que está abaixo do limite de corrente.

2. Se a resistência for aumentada para 20 Ω, a tensão permanece constante em 10 V e a corrente diminui para 0,5 A.

3. Se a resistência fosse diminuída apenas para 5 Ω e a tensão permanecesse constante em 10 V, a corrente aumentaria para 2 A, que está acima do limite.

4. Em vez disso, a fonte entraria no modo de corrente contínua e reduziria a tensão de saída para apenas 7,5 V, de modo que a corrente de saída fosse limitada ao valor máximo configurado de 1,5 A. Se a resistência de carga caísse novamente para apenas 3 Ω, a fonte reduziria a tensão de saída novamente para 4,5 V, de forma a garantir que a corrente de saída fosse limitada a 1,5 A.

5. A tensão permanece constante no modo “tensão constante” e a corrente permanece constante no modo “corrente contínua”.

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Tensão constante, corrente contínua, resistência constante

Dependendo da aplicação, é importante manter a tensão, a corrente ou a resistência fixa. Isso é obtido nos modos de CV (tensão constante), CC (corrente contínua) e CR (resistência constante).

No modo de tensão constante (CV), a tensão de saída é mantida constante no nível definido, por exemplo, 5 V, enquanto a corrente varia em função do comportamento do dispositivo em teste e dentro dos limites de corrente definidos. As fontes de alimentação da Rohde & Schwarz também podem ser operadas no modo de corrente contínua (CC), onde cada canal pode ser configurado à parte. Nesse modo, uma corrente predefinida constante flui para o dispositivo em teste e a tensão varia, ou seja, a tensão de saída é reduzida ou aumentada para manter a corrente no valor definido. Quando a fonte de alimentação opera como uma carga eletrônica, o modo de resistência constante (CR)também fica disponível. Nesse modo, a fonte de alimentação se comporta como uma resistência constante e configurável pelo usuário em toda a faixa de carga. Isso permite simular o comportamento de descarga da bateria com uma resistência de carga constante.

Se a corrente de carga do dispositivo em teste for baixa e a corrente consumida for menor que o limite de corrente definido, a fonte de alimentação operará por padrão no modo de tensão constante (CV). A tensão é regulada para um valor constante e a corrente varia em função da carga. Se a corrente de carga for alta e a carga tentar consumir corrente acima do limite de corrente definido, a fonte de alimentação, por padrão, limitará a corrente ao valor definido e operará no modo de corrente contínua (CC). A corrente é regulada e a tensão é determinada pela carga.

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Resumo

A maioria das fontes de alimentação CC de bancada normalmente são operadas no modo de tensão constante (CV):
- O usuário insere a tensão de saída desejada
- A corrente de saída depende da resistência da carga (conforme a lei de Ohm)
O modo de corrente contínua (CC) é usado para proteger a carga contra corrente de saída excessiva.
- O usuário insere a corrente máxima de saída permitida
- A fonte de alimentação reduz automaticamente a tensão de saída para manter a corrente de saída abaixo desse limite.
A transição entre os modos de tensão constante (CV) e de corrente contínua (CC) ocorre com base no valor da corrente do readback.

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